ICS號

CCS號

團體標準

T/CHTSXXXXX-XXXX

懸索橋用內置光纖光柵傳感器

平行鋼絲索股

Parallelwirestrandswithquasi-distributedfiber

Bragggratingsensorsforsuspensionbridge

（征求意見稿）

xxxx-xx-xx發布xxxx-xx-xx實施

中國公路學會發布

目次

1范圍......................................................................1

2規范性引用文件.............................................................2

3術語和符號.................................................................3

3.1術語和定義............................................................3

3.2符號..................................................................4

4分類、結構、規格與型號.....................................................5

4.1分類..................................................................5

4.2結構..................................................................5

4.3規格..................................................................8

4.4型號..................................................................8

5技術要求...................................................................9

5.1外觀和尺寸............................................................9

5.2材料..................................................................9

5.3力學性能.............................................................10

5.4感知性能.............................................................11

6試驗方法..................................................................12

6.1外觀和尺寸...........................................................12

6.2材料.................................................................12

6.3力學性能.............................................................13

6.4感知性能.............................................................13

7檢驗規則..................................................................14

7.1檢驗分類.............................................................14

7.2檢驗項目.............................................................14

7.3判定與復驗規則.......................................................15

8標志、包裝、運輸和儲存....................................................16

8.1標志.................................................................16

8.2包裝.................................................................16

8.3運輸.................................................................16

8.4儲存.................................................................16

附錄A（資料性附錄）成品數字索股拉伸性能試驗方法...........................17

附錄B（資料性附錄）成品數字索股溫度感知性能試驗方法.......................18

附錄C（資料性附錄）成品數字索股濕度感知性能試驗方法.......................19

附錄D（資料性附錄）成品數字索股安裝、標定和使用...........................20

用語說明....................................................................21

懸索橋用內置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股

1范圍

本文件規定了懸索橋主纜用內置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股的分類、結構、規格和型號、技

術要求、試驗方法、檢驗規則，以及標志、包裝、運輸和儲存等要求。

本文件適用于懸索橋主纜用內置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股的生產、檢驗和使用。

1

2規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本

文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T228.1金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法

GB/T7424.21光纜總規范第21部分：光纜基本試驗方法機械性能試驗方法

GB/T15972.10光纖試驗方法規范第10部分：測量方法和試驗程序總則

GB/T17101橋梁纜索用熱鍍鋅或鋅鋁合金鋼絲

GB/T18459傳感器主要靜態性能指標計算方法

GB/T36483懸索橋用主纜平行鋼絲索股

JT/T1104橋梁用熱鍍鋅鋁合金鋼絲

JG/T421土木工程用光纖光柵溫度傳感器

YD/T629.1光纖傳輸衰減變化的監測方法傳輸功率監測法

YD/T1588.2光纜線路性能測量方法第2部分：光纖接頭損耗

YD/T3128通信用基于波長檢測的光纖布拉格光柵

2

3術語和符號

3.1術語和定義

3.1.1光纖光柵傳感器fiberbragggratingsensor

以光纖光柵作為敏感元件，通過外場作用下光纖光柵中心波長變化來獲取或轉換環境信息的一

類光學傳感元件。

3.1.2光柵陣列溫度傳感光纖gratingarraytemperaturesensingfiber

分布有多個溫度光纖光柵傳感器的光纖，兼具感知、傳輸且滿足光纖成纜機械性能的光纖傳感

元件。

3.1.3光柵陣列濕度傳感光纖gratingarrayhumiditysensingfiber

分布有多個濕度光纖光柵傳感器的光纖，兼具感知、傳輸且滿足光纖成纜機械性能的光纖傳感

元件。

3.1.4數字光單元digitalopticalunit

由光柵陣列傳感光纖和保護材料組成的構件，其具備光纖保護、測量、通訊等功能。

3.1.5內置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股prefabricatedparallelwirestrandswithquasi-distributedfiber

Bragggratingsensors

由數字光單元和平行鋼絲編絲組合，兩端經過灌鑄并安裝帶有光纖信號接口錨具的成品索股，

簡稱數字索股。

3.1.6光纖法蘭opticalfiberconnector

一種實現光信號分路/合路，或用于延長光纖鏈路的元件。

3.1.7光纖尾纖opticalfiberlead

將光柵陣列傳感光纖與光纖法蘭相連的光纖線路。

3

3.1.8光纖余長fiberexcesslength

數字光單元內光柵陣列傳感光纖長度與數字光單元長度的差值和數字光單元長度的比值。

3.1.9拉伸性能tensileproperty

在不同荷載下，數字索股內光柵陣列傳感光纖的衰減、光纖伸長應變和數字索股應變與加在數

字索股上的荷載的函數關系。

3.1.10透氣率airpermeability

單位長度內數字光單元上透氣孔總面積和與數字光單元內對應透氣鋼管表面積的比值。

3.2符號

d——數字光單元公稱直徑，單位為毫米（mm）；

Pb——數字索股公稱破斷力，單位為牛（N）；

dB——光纖每單位長度上的衰減；

RH——相對濕度。

4

4分類、結構、規格與型號

4.1分類

4.1.1按數字索股內置光纖光柵傳感器種類其分為：

1)測溫型數字索股，代號T；

2)測濕型數字索股，代號H。

4.2結構

4.2.1數字光單元由封裝光柵陣列傳感光纖的鋼管和高強鋼絲絞制組成，絞制后數字光單元公稱直

徑應與索股內其他鋼絲直徑相同，見圖4.2.1。

54

dd

123

123

（a）測溫數字光單元（b）測濕數字光單元

說明：1-鋼絲；2-鋼管；3-溫度光柵陣列傳感光纖；4-濕度光柵陣列傳感光纖；5-透氣鋼管。

圖4.2.1數字光單元結構示意

5

4.2.2數字索股斷面由若干高強鋼絲與數字光單元平行緊密排列而成，數字光單元應布置在索股中

心，見圖4.2.2。

1

2

3

說明：1-索股定型材料；2-高強鋼絲；3-數字光單元。

圖4.2.2數字索股斷面

4.2.3數字索股錨具宜采用熱鑄錨具，錨具內應包含光纖尾纖、光纖法蘭、光纖法蘭固定板、隔熱

護套等構件，見圖4.2.3。

87654321

910

說明：

1-封板；6-隔熱護套；

2-光纖法蘭固定板；7-數字光單元；

3-光纖法蘭；8-索體；

4-光纖尾纖；9-錨頭；

5-分絲板；10-灌鑄材料；

圖4.2.3數字索股錨具構造

6

4.2.4成品數字索股由數字光單元、錨具、索體、索體定型材料等組成，見圖4.2.4。

123456

說明：

1-光纖法蘭及固定板；4-數字光單元；

2-光纖尾纖；5-定型纏包帶；

3-錨頭；6-索股。

圖4.2.4成品數字索股結構示意圖

4.2.5成品數字索股在主纜中布置可采用“1+6”布置，如圖4.2.5所示。

2

1

說明：1-數字索股；2-一般索股。

圖4.2.5成品數字索股在主纜內布置位置

7

4.3規格

4.3.1懸索橋用內置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股常見規格主要技術參數見表4.3.1-1。

表4.3.1-1成品數字索股主要技術參數

規格鋼絲類型數量公稱直徑mm單根理論面積mm2

測溫數字光單元1619.98

T-PPWS6-127

鋼絲126628.27

測濕數字光單元1617.97

H-PPWS6-127

鋼絲126628.27

注：T代表測溫；H代表測濕；PPWS代表平行鋼絲索股；6代表鋼絲直徑；127代表索股斷面總鋼絲根數。

4.4型號

4.4.1數字索股型號在GB/T36483表示方法基礎上，應新增數字光單元相關信息，其表示方法見

圖4.4.4。

()

數字光單元內的光纖余長，單位為（‰）

數字光單元內光柵間距，單位為米（m）

數字光單元公稱直徑，單位為毫米（mm）

數字索股類型，見4.1

原成品索股型號，見GB/T36483

圖4.4.1數字索股型號表示方法

示例：

126根直徑6.0mm，抗拉強度為1770MPa的高強鍍鋅鋁鋼絲與1根公稱直徑為6.0mm，光柵間距1米光纖余長

為4.0‰的可測量濕度數字光單元形成的數字索股，編號為69，其型號表示為：PPWS6.0-127-1770-ZnAl-69（H）6.0-

1-4.0。

8

5技術要求

5.1外觀和尺寸

5.1.1光柵陣列傳感光纖外觀應光潔、無鋒棱、毛刺和裂痕。光纖尾纖應無損傷，標識應清晰。光

柵陣列傳感光纖與光纖尾纖的連接應熔接牢固。光纖法蘭與光纖法蘭固定板應連接牢靠。

5.1.2數字光單元表面不應有銹蝕，不應有折斷、橫裂和相互交叉的鋼絲。數字光單元內鋼管不應

有壓扁等缺陷，不應有油、潤滑脂等物質。

5.1.3索股與錨具外觀和尺寸應符合GB/T36483的規定。

5.2材料

5.2.1光柵陣列溫度與濕度傳感光纖性能應符合表5.2.1-1。

表5.2.1-1光柵陣列溫度與濕度傳感光纖主要性能參數

項目參數

反射率≥0.1‰

半峰全寬<0.1nm

中心波長范圍1510-1590nm

模場直徑@1550nm6μm（典型值）

包層直徑125±1μm

破斷力≥50N

彎曲半徑≥5cm

光柵間距1m/2m/5m（典型值）

傳輸損耗@1550nm≤1dB/km

涂覆層材料丙烯酸酯聚酰亞胺

涂覆層直徑250±1μm（典型值）150±1μm（典型值）

工作溫度-20℃-120℃-20℃-200℃

5.2.2數字光單元的相關性能應符合表5.2.2-1。

9

表5.2.2-1數字光單元主要性能參數

類型項目參數

公稱直徑dd±0.2mm

捻距12d~16d

光纖余長≥4.0‰

整體結構透氣率≥1.0%

徑向抗壓強度≥10MPa

軸向變形量≥5000με

盤卷直徑≥1500mm

鋼絲直徑d/3±0.02mm

鋼管材料不銹鋼316L

組成部件

鋼管直徑d/3±0.05mm

鋼管壁厚0.15~0.20mm

光柵陣列溫度傳感光纖傳輸損耗(@1550nm)≤1dB/km

光柵陣列傳感光纖

光柵陣列濕度傳感光纖傳輸損耗(@1550nm)≤1dB/km

5.2.3其他鋼絲、索股定型材料與錨具及灌鑄材料應符合GB/T36483的規定。

5.3力學性能

5.3.1成品數字索股相關力學性能應符合表5.3.1。

表5.3.1成品數字索股力學性能參數

項目參數

極限延伸率≥2%

斷絲率≤2%

彈性模量（2.0±0.1）×105MPa

灌鑄荷載檢驗頂錨試驗灌鑄料位移≤6mm

5.3.2成品數字索股拉伸性能應符合表5.3.2。

表5.3.2成品數字索股拉伸性能參數

荷載光纖光柵傳感器應變（%）光纖附加衰減（dB）

0.4Pb無無明顯附加衰減

10

5.4感知性能

5.4.1成品數字索股測量感知性能應符合表5.4.1。

表5.4.1成品數字索股測量感知性能參數

類型項目參數

溫度測量范圍-20℃~80℃

溫度測量

溫度測量精度≤±1.0℃

濕度測量范圍20%RH~95%RH

濕度測量

濕度測量精度≤±5.0%RH

11

6試驗方法

6.1外觀和尺寸

6.1.1在自然光源或等效光源條件下，用目測、觸摸、量具直接檢查。

6.2材料

6.2.1光柵陣列傳感光纖的性能試驗應符合表6.2.1。

表6.2.1光柵陣列傳感光纖性能試驗方法

項目試驗方法

反射率YD/T3128

半峰全寬GB/T15972.41

中心波長范圍GB/T15972.44

模場直徑@1550nmGB/T15972.45

包層直徑GB/T15972.20

破斷力GB/T15972.31

彎曲半徑GB/T15972.47

光柵間距直尺

傳輸損耗@1550nmGB/T15972.40

涂覆層直徑GB/T15972.21

工作溫度GB/T15972.52

6.2.2數字光單元的性能試驗應符合表6.2.2。

表6.2.2數字光單元性能試驗方法

項目項目試驗方法

公稱直徑d卡尺測量

捻距直尺測量

光纖余長GB/T15972.22

結構整體

鋼管透氣率目測與卡尺測量

徑向抗壓強度GB/T7424.21

軸向變形量GB/T7424.21

組成部件鋼絲直徑卡尺測量

12

鋼管直徑卡尺測量

鋼管壁厚卡尺測量

光柵陣列傳感光纖衰減GB/T15972.40

6.2.3其他鋼絲、索股定型材料與錨具及灌鑄材料試驗應符合GB/T36483的規定。

6.3力學性能

6.3.1數字索股的彈性模量、頂錨、靜載試驗等性能應按GB/T36483的規定進行試驗。

6.3.2數字索股的拉伸性能應按附錄A的規定進行試驗。

6.4感知性能

6.4.1數字索股溫度感知性能應按附錄B的規定進行試驗。

6.4.2數字索股濕度感知性能應按附錄C的規定進行試驗

13

7檢驗規則

7.1檢驗分類

7.1.1數字索股檢驗分出廠檢驗和型式檢驗兩類。

7.1.2出廠檢驗為生產廠在每批產品交貨前應進行的檢驗。

7.1.3型式檢驗為對產品全面性能控制的檢驗。有下列情況之一時，應進行型式檢驗。

1)正式生產后，如原材料來源或工藝有改變，影響產品性能時；

2)正常生產時，每3年進行一次檢驗；

3)產品長期停產后，恢復生產時；

4)出廠檢驗結果與上次型式檢驗有較大差異時；

5)國家質量監督機構提出進行型式檢驗要求時。

7.2檢驗項目

7.2.1數字索股型式檢驗和出廠檢驗項目見表7.2.1。

表7.2.1數字索股型式檢驗與出廠檢驗項目

抽樣數量抽樣數量

序號檢驗項目技術要求試驗方法型式檢驗出廠檢驗

（型式檢驗）（出廠檢驗）

1外觀與尺寸5.16.1++一根全檢

2光纖光柵傳感器5.2.16.2.1+-一根一個項目一根

3數字光單元5.2.26.2.2+-一根一個項目一根

4力學性能及其他5.3.16.3.1+-一根按設計要求

5拉伸性能5.3.26.3.2+-一根每規格一根

6溫度感知性能5.46.4.1++一根每規格一根

7濕度感知性能5.46.4.2++一根每規格一根

注：“+”表示需要檢驗，“-”為不檢驗，力學性能及其他代指索股現行規范GB/T36483所規定的檢驗項目

14

7.3判定與復驗規則

7.3.1成品數字索股型式檢驗和出廠檢驗應按檢驗項目表7.2.1進行檢驗，當均符合要求時，則判

定該批產品合格。

7.3.2當檢驗結果有1項及以上不合格時，對不合格項目加倍取樣進行復檢，復驗合格，則判定該

批合格，否則判定為不合格。

15

8標志、包裝、運輸和儲存

8.1標志

8.1.1除符合GB/T36483的規定外，應在產品錨頭內光纖法蘭位置標記其對應光纖光柵類型，且

交貨時應向用戶提供下述技術資料。

1)質量證明文件：包括產品規格型號、性能試驗結果、檢驗出廠日期、生產廠家質檢部門印

記等；

2)產品使用說明書：包括產品內光纖光柵數量、初始波長、溫度與濕度換算方法等。

8.2包裝

8.2.1除符合GB/T36483的規定外，產品錨頭應設置專用固定裝置，防止在移動過程中錨具滑

落。

8.3運輸

8.3.1應符合GB/T36483的規定。

8.4儲存

8.4.1除符合GB/T36483的規定外，應保證儲存溫度控制在-10℃~+70℃范圍內。

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附錄A（資料性附錄）成品數字索股拉伸性能試驗方法

A.1拉伸性能試驗方法

A.1.1拉伸性能試驗應制作1根光纖光柵溫度、濕度傳感器各不少于3個數字索股短樣。

A.1.2試件放置在水平張拉臺座中，然后在數字索股尾端將光柵陣列傳感光纖通過光纖跳線與解調

儀連接。

A.1.3試驗所處環境溫度和濕度應恒定，并用溫濕度計記錄變化。

A.1.4成品數字索股拉伸性能試驗方法可參照如下步驟進行。

1)試驗開始前，將數字索股短樣通長展開，采集索股自由狀態時對應的光柵波長數據5~10min，

作為光柵陣列傳感光纖各光柵初始波長，并同步用溫濕度計記錄環境狀態；

2)將數字索股短樣安裝到張拉臺座上，預加載至0.1Pb然后完全卸載；

3)正式加載：0N→每0.05Pb分級加載，直至0.4Pb。每個荷載等級均持荷5min，加載速度

不大于100MPa/min；

4)重復上述過程2次，完成拉伸試驗；

5)處理3次試驗數據，在完成環境溫濕度數據修正后，數字索股內各光柵波長在各等級荷載

下應無明顯變化。

1234567

說明：1-光纖跳線；2-解調儀；3-張拉臺座；4-數字索股試樣；5-力傳感器；6-千斤頂；7-溫濕度計。

圖A.1數字索股拉伸性能試驗裝置示意